p Todas as noites, do final da primavera ao início do outono, dois aviões decolam de aeroportos no oeste dos Estados Unidos e voam durante o pôr do sol, cada um se dirigiu para um incêndio florestal ativo, e depois outro, e outro. A partir de 10, 000 pés acima do solo, os pilotos podem detectar o brilho de uma fogueira, e, ocasionalmente, a fumaça entra na cabine, queima os olhos e a garganta. p Os pilotos voam em linha reta sobre as chamas, então faça meia-volta e voe de volta em um caminho adjacente, mas sobreposto, como se estivessem cortando a grama. Quando a atividade do fogo está no auge, não é incomum para a tripulação mapear 30 incêndios em uma noite. A vista aérea resultante dos incêndios florestais mais perigosos do país ajuda a estabelecer as bordas desses incêndios e identificar áreas repletas de chamas, incêndios dispersos e pontos críticos isolados.

p Uma grande constelação global de satélites, operado pela NASA e pela Administração Nacional Oceânica e Atmosférica (NOAA), combinado com uma pequena frota de aviões operados pelo Serviço Florestal dos EUA (USFS) ajudam a detectar e mapear a extensão, propagação e impacto dos incêndios florestais. Com o avanço da tecnologia, o mesmo acontece com o valor do sensoriamento remoto, a ciência de escanear a Terra à distância usando satélites e aviões voando alto.

p O mais imediato, decisões de vida ou morte no combate a incêndios florestais - enviando fumantes para um cume, por exemplo, ou pedindo uma ordem de evacuação quando as chamas saltam de um rio - são feitas por bombeiros e chefes em centros de comando e na linha de fogo. Dados de satélites e aeronaves fornecem consciência situacional com uma visão estratégica, visão geral.

p "Usamos os satélites para informar as decisões sobre onde colocar os ativos em todo o país, "disse Brad Quayle do Centro de Tecnologia e Aplicações Geoespaciais do Serviço Florestal, que desempenha um papel fundamental no fornecimento de dados de sensoriamento remoto para a supressão ativa de incêndios florestais. “Quando há alta competição por bombeiros, petroleiros e aeronaves, as decisões devem ser feitas sobre como distribuir esses ativos. "

p Não é incomum que um satélite de observação da Terra seja o primeiro a detectar um incêndio florestal, especialmente em regiões remotas como o deserto do Alasca. E no auge da temporada de incêndios, quando há mais incêndios do que aviões para mapeá-los, dados de satélites são usados ​​para estimar a evolução do fogo, captura de áreas queimadas, a mudança de perímetro e danos potenciais, como no caso de Howe Ridge Fire, em Montana, que queimou por quase dois meses no Parque Nacional Glacier no verão passado.

p Imagem global do fogo vista do espaço

p Em janeiro de 1980, dois cientistas, Michael Matson e Jeff Dozier, que estavam trabalhando no Satélite Ambiental Nacional da NOAA, Dados, e edifício de serviços de informação em Camp Springs, Maryland, detectou minúsculos pontos brilhantes em uma imagem de satélite do Golfo Pérsico. A imagem foi capturada pelo instrumento Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR) no satélite NOAA-6, e as manchas, eles descobriram, eram chamas do tamanho de uma fogueira, causadas pela queima de metano em poços de petróleo. Foi a primeira vez que um fogo tão pequeno foi visto do espaço. Dozier, que se tornaria o reitor fundador da Escola Bren de Ciência e Gestão Ambiental da Universidade da Califórnia em Santa Bárbara, ficou "intrigado com as possibilidades, "e ele desenvolveu, dentro de um ano, um método matemático para distinguir pequenos incêndios de outras fontes de calor. Este método se tornaria a base para quase todos os algoritmos subsequentes de detecção de incêndio por satélite.

p O que foi aprendido com AVHRR informou o design do primeiro instrumento com bandas espectrais explicitamente projetadas para detectar incêndios, Espectrorradiômetro de imagem de resolução moderada da NASA, ou MODIS, lançado no satélite Terra em 1999, e um segundo instrumento MODIS no Aqua em 2002. O MODIS, por sua vez, informou o projeto do Visible Infrared Imaging Radiometer Suite, VIIRS, que voa nos satélites NOAA / NASA Suomi-NPP e NOAA-20 do Joint Polar Satellite System. Cada novo instrumento representou um grande avanço na tecnologia de detecção de incêndio.

p "Sem MODIS, não teríamos o algoritmo VIIRS, "disse Ivan Csiszar, líder ativo de produtos de incêndio para a equipe de validação de calibração do Joint Polar Satellite System. "Nós construímos sobre essa herança."

p Os instrumentos em satélites de órbita polar, como Terra, Aqua, Suomi-NPP e NOAA-20, normalmente observe um incêndio em um determinado local algumas vezes por dia enquanto orbitam a Terra de pólo a pólo. Enquanto isso, Satélites geoestacionários GOES-16 e GOES-17 da NOAA, que foi lançado em novembro de 2016 e março de 2018, respectivamente, fornecer atualizações contínuas, embora em uma resolução mais grosseira e para porções fixas do planeta.

p "Você não pode obter uma imagem global com uma aeronave, você não pode fazer isso de uma estação terrestre, "disse Ralph Kahn, um cientista pesquisador sênior do Goddard Space Flight Center da NASA. "Para obter uma imagem global, você precisa de satélites. "

p O instrumento MODIS mapeou incêndios e cicatrizes de queimaduras com uma precisão que ultrapassou em muito o AVHRR. E depois de quase 20 anos em órbita, as bandas ópticas e térmicas no MODIS, que detectam energia refletida e irradiada, continue a fornecer imagens visíveis durante o dia e informações noturnas sobre incêndios ativos.

p VIIRS melhorou as capacidades de detecção de incêndio. Ao contrário do MODIS, a banda do imager VIIRS tem maior resolução espacial, a 375 metros por pixel, o que permite detectar menores, incêndios de baixa temperatura. VIIRS também fornece recursos de detecção de incêndio noturno por meio de sua Banda Dia-Noite, que pode medir a luz visível de baixa intensidade emitida por incêndios pequenos e incipientes.

p Os primeiros momentos após o início de um incêndio são críticos, disse Everett Hinkley, Gerente Nacional do Programa de Sensoriamento Remoto do Serviço Florestal dos EUA. Em califórnia, por exemplo, quando ventos intensos combinam com condições de combustível seco, o tempo de resposta pode significar a diferença entre um incêndio catastrófico, como a fogueira que consumiu quase toda a cidade do Paraíso, e um que é rapidamente contido.

p "Os bombeiros que são os primeiros a responder nem sempre sabem a localização exata do incêndio, quão rápido está se movendo ou em que direção, "Hinkley disse." Estamos trabalhando para tentar dar a eles informações em tempo real ou quase em tempo real para ajudá-los a entender melhor o comportamento do fogo nessas primeiras horas críticas. "

p Os respondentes recorrem cada vez mais aos satélites GOES para começar, geolocalização precisa de incêndios em áreas remotas. Em 2 de julho, 2018, por exemplo, depois que a fumaça foi relatada em uma área arborizada perto do condado de Custer, no centro do Colorado, GOES East detectou um ponto de acesso lá. Os meteorologistas em Pueblo inspecionaram visualmente os dados e forneceram as coordenadas exatas do que se tornaria o Adobe Fire, e as equipes foram enviadas rapidamente para o local. O algoritmo de detecção e caracterização de incêndio, a versão mais recente do algoritmo operacional de detecção de incêndio da NOAA, está em processo de atualização e espera-se que melhore ainda mais a detecção precoce de incêndios e reduza os falsos positivos.

p "O Santo Graal é que os bombeiros querem ser capazes de pegar fogo nas primeiras horas ou mesmo na primeira hora para que possam agir para apagá-lo, "disse Vince Ambrosia, um cientista de sensoriamento remoto de incêndios florestais no Ames Research Center da NASA em Moffett Field, Califórnia. "Portanto, é fundamental ter uma cobertura regular e frequente."

p Os dados de sensoriamento remoto em incêndios florestais são acessados ​​de muitas maneiras diferentes. Entre eles, Sistema de informações de incêndio para gerenciamento de recursos da NASA, ou FIRMS, usa dados MODIS e VIIRS para fornecer atualizações sobre incêndios ativos em todo o mundo, incluindo uma localização aproximada de um ponto de acesso detectado. As imagens estão disponíveis em quatro a cinco horas.

p Fumaça e saúde pública

p Claro, onde há fogo, há fumaça, e saber como a fumaça dos incêndios florestais viaja pela atmosfera é importante para a qualidade do ar, visibilidade e saúde humana. Como outras partículas na atmosfera, a fumaça dos incêndios florestais pode penetrar profundamente nos pulmões e causar uma série de problemas de saúde. Os satélites podem nos fornecer informações importantes sobre o movimento e a espessura dessa fumaça.

p Terra carrega o instrumento Multi-angle Imaging SpectroRadiometer (MISR), um sensor que usa nove câmeras fixas, cada um visualizando a Terra em um ângulo diferente. MISR mede o movimento e a altura da coluna de fumaça de um incêndio, bem como a quantidade de partículas de fumaça provenientes desse incêndio, e dá algumas pistas sobre a composição da pluma. Por exemplo, durante o acampamento, As medições MISR mostraram uma pluma feita de grandes, partículas não esféricas sobre o Paraíso, Califórnia, uma indicação de que os edifícios estavam em chamas. Os pesquisadores estabeleceram que a fumaça do prédio leva a partículas maiores e de formato mais irregular do que os incêndios florestais. Partículas de fumaça da queima da floresta circundante, por outro lado, eram menores e principalmente esféricos. As medições do MISR também mostraram que o fogo havia elevado a fumaça por quase 2 milhas na atmosfera e a carregou cerca de 180 milhas a favor do vento, em direção ao Oceano Pacífico.

p Os cientistas também monitoram de perto se a altura da fumaça excedeu a "camada limite próxima à superfície, "onde a poluição tende a se concentrar. Incêndios florestais com mais energia, como incêndios florestais boreais, são os mais propensos a produzir fumaça acima da camada limite. Naquela altura, "a fumaça normalmente pode viajar mais longe, permanecer na atmosfera por mais tempo, e ter um impacto ainda mais a favor do vento, "Kahn disse.

p Os satélites têm limitações. Entre eles, as assinaturas de calor que os instrumentos detectam são calculadas em pixels, o que torna difícil localizar com precisão o local e o tamanho do incêndio. A interpretação de dados de satélites apresenta desafios adicionais. Embora os sinais térmicos dêem uma indicação da intensidade do fogo, fumaça acima do fogo pode diminuir esse sinal, e fogos latentes podem não irradiar tanta energia quanto fogos flamejantes nas bandas espectrais observadas.

p De perto com sensores de 'calor' aerotransportados

p É aí que entram os instrumentos das aeronaves do Serviço Florestal. Os dados desses voos contribuem para o Programa Nacional de Operações de Infravermelho (NIROPS), que usa ferramentas desenvolvidas com a NASA para visualizar informações sobre incêndios florestais em serviços de mapeamento da web, incluindo o Google Earth. A NASA trabalha em estreita colaboração com o Serviço Florestal para desenvolver novas tecnologias para o tipo de sistema de sensoriamento térmico que esses aviões carregam.

p Cada avião NIROPS é equipado com um sensor infravermelho que vê uma faixa de terra de seis milhas abaixo e pode mapear 300, 000 hectares de terreno por hora. De uma altitude de 10, 000 pés, o sensor pode detectar um ponto de acesso de apenas 6 polegadas, e coloque-o dentro de 12,5 pés em um mapa. Os dados de cada passagem são registrados, compactado e imediatamente baixado para um site FTP, onde analistas criam mapas que os bombeiros podem acessar diretamente em um telefone ou tablet em campo. Eles voam à noite, quando não há brilho do sol que comprometa suas medidas, o fundo é mais frio, e os incêndios são menos agressivos.

p "Sempre que digitalizamos, estamos 'verificando' o fogo, "diz Charles" Kaz "Kazimir, um técnico infravermelho com NIROPS, que já voou com o programa por 10 anos. "No chão, eles podem ter ideias de como esse fogo está se comportando, mas quando eles pegam a imagem, Essa é a verdade. Isso valida ou invalida sua suposição desde a última vez que eles tiveram informações. "

p Os instrumentos infravermelhos da aeronave preenchem algumas lacunas nos dados do satélite. Campanhas de campo, como o NASA-NOAA FIREX-AQ, agora em andamento, são projetados para resolver esses problemas também. Mas os cientistas também estão buscando novas tecnologias. Em 2003, representantes da NASA e do Serviço Florestal formaram um comitê de sensoriamento remoto de incêndio tático, que se reúne duas vezes por ano para discutir maneiras de aproveitar a tecnologia de sensoriamento remoto nova e existente no que se refere a incêndios florestais. Por exemplo, um novo sensor infravermelho está sendo desenvolvido para fazer a varredura de uma faixa três vezes mais larga do que o sistema existente. Isso significaria menos linhas de voo e menos tempo gasto em um incêndio individual, Hinkley disse.

p "A lição é que estamos investigando ativamente e desenvolvendo recursos que ajudarão os tomadores de decisão no terreno, especialmente nas fases iniciais de incêndios dinâmicos, "Hinkley disse." Não estamos apenas descansando sobre os louros aqui. Entendemos que precisamos aproveitar melhor as novas tecnologias para ajudar a manter as pessoas seguras. "